CN114284694A - 一种阵列天线的信号优化方法、装置及阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阵列天线的信号优化方法、装置及阵列天线，阵列天线由多个阵元构成，该方法包括：获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置；基于空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向；基于各个阵元的位置，确定距离第一方向最近的第一阵元；减小第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与第一方向一致。从而通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，提高阵列天线整体信号接收强度，实现阵列天线的自动实时优化，保障通信质量。

Description

一种阵列天线的信号优化方法、装置及阵列天线

技术领域

本发明涉及工程机械通信技术领域，具体涉及一种阵列天线的信号优化方法、装置及阵列天线。

背景技术

工程机械走向智能网联化，无线通信是其不可或缺的一部分。无线通信依靠无线电波传输信息，在传输过程中时刻存在着干扰信号。在工程机械领域由于工程机械工作环境复杂，无线信号容易受大型障碍物遮挡，如在矿山、隧道等作业场景随着工程的推进无线信号可能会越来越弱；在厂区环境由于受到反射、折射等影响干扰信号较多，使得无线信号质量无法得到保障。

由于单一天线的方向性是有限的，为适应各种场合的应用，将工作在同一频率的两个或两个以上的单个天线，按照一定的要求进行馈电和空间排列构成阵列天线，构成阵列天线的天线辐射单元称为阵元。阵列天线相比于传统的单一天线能够显著提高信号接收强度。因此，在挖掘机、卸货车、起重机、叉车等工程机械设备上通常是利用阵列天线与云控平台进行通信。但是，在偏远山区等工况中，通信基站分布密度低，在某一确定的空间位置沿各个方向信号强度是分布不均匀的，并且工程车辆是移动作业的，移动到不同位置后，该位置的信号强度空间分布特征可能完全不同，从而造成阵列天线接收信号强度受到影响，进而影响工程机械设备与云控平台的通信质量。因此如何提高工程机械设备上的阵列天线接收信号的性能，对保障工程机械设备与云控平台的通信质量具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种阵列天线的信号优化方法、装置及阵列天线，以克服现有技术中的阵列天线在工程机械设备处于复杂环境工况时，接收信号强度受影响进而影响工程机械设备与外部通信质量的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种阵列天线的信号优化方法，所述阵列天线由多个阵元构成，所述方法包括：

获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置；

基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向；

基于各个阵元的位置，确定距离所述第一方向最近的第一阵元；

减小所述第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使所述第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与所述第一方向一致。

可选地，所述基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向，包括：

基于所述空间信号强度分布数据，确定信号强度最弱的第二方向及信号强度最强的第三方向；

将所述第二方向和/或所述第三方向确定为所述第一方向。

可选地，所述基于各个阵元的位置，确定距离所述第一方向最近的第一阵元，包括：

分别计算各个阵元与所述第一方向的第一距离；

对各个阵元对应的第一距离进行排序；

基于排序结果，将第一距离最小的阵元确定为所述第一阵元。

可选地，在基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向之前，所述方法还包括：

基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求；

在所述目标阵列天线不满在设定通信要求时，基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向。

可选地，所述方法还包括：

重新获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据，并返回所述基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求的步骤。

可选地，所述基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求，包括：

基于所述空间信号强度分布数据计算所述目标阵列天线的当前总信号强度；

基于所述当前总信号强度与预设总体信号强度的关系，确定所述目标阵列天线是否满足设定通信要求。

可选地，所述基于所述当前总信号强度与预设总体信号强度的关系，确定所述目标阵列天线是否满足设定通信要求，包括：

判断所述当前总信号强度是否小于所述预设总体信号强度；

在所述当前总信号强度小于所述预设总体信号强度时，确定所述目标阵列天线不满足设定通信要求。

可选地，所述基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求，还包括：

获取目标阵列天线在当前位置的上一优化时间周期对应的第一总体信号强度；

基于所述空间信号强度分布数据计算所述目标阵列天线的平均信号强度以及不同方向的信号强度；

判断所述当前总体信号强度是否低于所述第一总体信号强度的第一预设比例，或者，判断是否存在至少一方向的信号强度低于所述平均信号强度的第二预设比例；

在当前总体信号强度低于所述第一总体信号强度的第一预设比例，或者，存在至少一方向的信号强度低于所述平均信号强度的第二预设比例时，确定所述目标阵列天线不满足设定通信要求。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种阵列天线的信号优化装置，所述阵列天线由多个阵元构成，所述装置包括：

获取模块，用于获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置；

第一处理模块，用于基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向；

第二处理模块，用于基于各个阵元的位置，确定与所述第一方向距离最近的第一阵元；

第三处理模块，用于减小所述第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使所述第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与所述第一方向一致。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种阵列天线，包括：天线接收方向图调整修正模块以及多个阵元，其中，

所述天线接收方向图调整修正模块包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的阵列天线的信号优化方法及装置，阵列天线由多个阵元构成，通过获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置；基于空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向；基于各个阵元的位置，确定距离第一方向最近的第一阵元；减小第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与第一方向一致。从而通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使得该阵元的主瓣最大辐射方向与信号最弱方向一致。通过使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，从而提高信号强度最弱方向的信号接收强度，进而提高阵列天线整体信号接收强度，实现了阵列天线信号的自动实时优化，保障阵列天线的通信质量。

本发明实施例提供的阵列天线包括：天线接收方向图调整修正模块以及多个阵元，其中，天线接收方向图调整修正模块用于实现本发明另一实施例提供的方法，从而通过在传统的阵列天线的基础上增设天线接收方向图调整修正模块，通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使得该阵元的主瓣最大辐射方向与信号最弱方向一致。通过使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，从而提高信号强度最弱方向的信号接收强度，进而提高阵列天线整体信号接收强度，实现了阵列天线信号的自动实时优化，保障阵列天线的通信质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的阵列天线的结构示意图；

图2为本发明实施例的阵列天线的信号优化方法的流程图；

图3为本发明实施例的阵列天线的信号优化装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的阵列天线中天线接收方向图调整修正模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

工程机械走向智能网联化，无线通信都是其不可或缺的一部分。无线通信依靠无线电波传输信息，在传输过程中时刻存在着干扰信号，在工程机械领域由于工程机械工作环境复杂，无线信号容易受大型障碍物遮挡，如在矿山、隧道等作业场景随着工程的推进无线信号可能会越来越弱，在厂区环境由于受到反射、折射等影响干扰信号较多，使得无线信号质量无法得到保障。

由于单一天线的方向性是有限的，为适合各种场合的应用，将工作在同一频率的两个或两个以上的单个天线，按照一定的要求进行馈电和空间排列构成阵列天线，构成阵列天线的天线辐射单元称为阵元。阵列天线相比于传统的单一天线能够显著提高信号接收强度。因此，在挖掘机、卸货车、起重机、叉车等工程机械设备通常是利用阵列天线与云控平台进行通信。但是，在偏远山区等工况中，通信基站分布密度低，在某一确定的空间位置信号强度是分布不均匀，并且工程车辆是移动作业的，移动到不同位置后，该位置的信号强度空间分布特征可能完全不同，从而造成阵列天线接收信号强度受到影响，进而影响工程机械设备与云控平台的通信质量。因此如何提高工程机械设备上的阵列天线所接收的信号的性能，对保障工程机械设备与云控平台的通信质量具有重要意义。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种阵列天线，如图1所示，该阵列天线包括：天线接收方向图调整修正模块201以及多个阵元202。其中，天线接收方向图调整修正模块201用于检测阵列天线四周空间的信号强度分布，然后对阵元202的波瓣图进行调整，以保证阵列天线通信质量。关于天线接收方向图调整修正模块201的详细工作过程详见下文方法实施例的相关描述，在此不再进行赘述。

具体地，在实际应用中，与现有的阵列天线类似，本发明实施例提供的阵列天线还包括：信号收发器、主体连接组件、能源转换组件、支撑主体、电池等硬件结构，各个组成部分的具体结构及工作原理均与现有的阵列天线类似，在此不再进行赘述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的天线阵列，通过在传统的阵列天线的基础上增设天线接收方向图调整修正模块，通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使得该阵元的主瓣最大辐射方向与信号最弱方向一致。通过使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，从而提高信号强度最弱方向的信号接收强度，进而提高阵列天线整体信号接收强度，实现了阵列天线信号的自动实时优化，保障阵列天线的通信质量。

本发明实施例还提供了一种阵列天线的信号优化方法，应用于如图1所示的天线接收方向图调整修正模块201，如图2所示，本发明实施例提供的阵列天线的信号优化方法具体包括如下步骤：

步骤S101：获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置。

具体地，当阵列天线应用至工程机械设备上时，随着工程机械设备移动至不同的环境中，受到环境中大型障碍物的遮挡等原因，会导致阵列天线四周空间信号强度分布不均匀，具体空间信号强度分布数据的获取方式的确定方式可以参照现有技术中获取阵列天线的空间信号强度分布的集成设备或方法加以实现，阵元位置可通过阵列天线当前所处位置以及阵列天线的组成结构确定或者阵元原始位置信息预先就存储在天线接收方向图调整修正模块，本发明并不以此为限。

步骤S102：基于空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向。

具体地，上述步骤S102通过基于所述空间信号强度分布数据，确定信号强度最弱的第二方向及信号强度最强的第三方向；将所述第二方向和/或所述第三方向确定为所述第一方向。

具体地，在阵列天线的四周受周围环境的影响，不同方向的空间信号强度分布不均匀，通过比较不同方向的信号强度，得到信号强度最弱的方向和信号强度最强的方向。

需要说明的是，在本发明实施例中，是以信号强度最弱的方向作为第一方向为例进行的说明，在实际应用中，具体选择信号强度最弱的方向和/或信号强度最强的方向作为需要进行信号强度调整的方向，可根据天线阵列的当前通信要求进行灵活的设置。示例性地，在当前阵列天线是通过信号强度最强的阵元与云控平台进行通信时，则对应需要进行信号强度调整的方向为信号强度最强的方向。而当阵列天线是通过所有阵元共同与云控平台进行通信时，由于通信质量受信号强度最弱方向的影响较大，此时，对应需要进行信号强度调整的方向为信号强度最弱的方向。此外，当需要显著提高阵列天线整体通信性能时，可以同时将信号强度最强的方向和信号强度最弱的方向都作为需要进行信号强度调整的方向，本发明并不以此为限。从而可以根据不同阵列天线的实际通信要求，灵活对阵列天线进行信号强度调整，灵活性强、适用范围广，进一步提升了用户的使用体验。

步骤S103：基于各个阵元的位置，确定距离第一方向最近的第一阵元。

具体地，上述步骤S103具体通过分别计算各个阵元与第一方向的第一距离；对各个阵元对应的第一距离进行排序；基于排序结果，将第一距离最小的阵元确定为第一阵元。

通过将各个阵元当做点，第一方向当做直线，计算点到直线的最短距离即为上述第一距离，在实际应用中，不同的阵元接收信号的范围可能存在重叠，即信号强度最弱的方向可能有多个阵元的波瓣图均包括该方向，而距离越近的阵元对该方向信号的接收影响越大，因此，通过比较不同阵元与第一方向的距离的方式确定距离最小的阵元作为待调整阵元，可以提高阵列天线整体的信号优化效果，进一步提高优化效率。

步骤S104：减小第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与第一方向一致。

具体地，由于主瓣宽度越小，天线辐射的电磁能量越集中，定向性越好。本发明实施例当检测到某方向的信号强度降低时自调节该方向对应阵元的主瓣宽度，使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优。这样也能达到在信号源受干扰时，自适应调节天线内部结构增强信号接收强度。

通过执行上述步骤，本发明实施例提供的阵列天线的信号优化方法，通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使得该阵元的主瓣最大辐射方向与信号最弱方向一致。通过使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，从而提高信号强度最弱方向的信号接收强度，进而提高阵列天线整体信号接收强度，实现了阵列天线信号的自动实时优化，保障阵列天线的通信质量。

具体地，在一实施例中，在执行上述步骤S102之前，上述的阵列天线的信号优化方法还包括如下步骤：

步骤S105：基于空间信号强度分布数据，判断目标阵列天线是否满足设定通信要求。在目标阵列天线不满足设定通信要求时，执行步骤S102。在目标阵列天线满在设定通信要求时，则无需进行阵列天线的信号优化，继续监测目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据即可。

从而通过再次检测目标阵列天线空间信号强度分布数据，并进行是否满足设定通信要求的判断，从而在优化后的目标阵列天线依然不满足通信要求时，可以继续使用上述的优化方法对阵列天线进行持续的优化，直至阵列天线的通信质量达到最优，提高了用户的使用体验，保障了阵列天线在任意位置都能提供较佳的通信质量。

具体地，在一实施例中，上述的阵列天线的信号优化方法还包括如下步骤：

步骤S106：重新获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据，并返回步骤S105。

从而通过实时检测目标阵列天线空间信号强度分布数据，能够在检测到信号强度降低时自调节其主瓣宽度，使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优。这样也能达到在信号源受干扰时，自适应调节天线内部结构增强信号接收强度。从而能够根据不断变化的工程作业通信环境调整阵列天线的方向图，使天线在任何位置都有比较强的整体信号，并有选择性的增强某一方向的信号接收强度，进一步保障阵列天线的通信质量。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S105具体包括如下步骤：

步骤S201：基于空间信号强度分布数据计算目标阵列天线的当前总信号强度。

具体地，依据空间信号强度分布数据计算当前总信号强度的计算方式为现有技术，在此不再进行赘述。此外，在实际应用中，也可以直接采集目标天线阵列的当前总信号强度，本发明并不以此为限。

步骤S202：基于当前总信号强度与预设总体信号强度的关系，确定目标阵列天线是否满足设定通信要求。

具体地，上述步骤S202具体通过判断当前总信号强度是否小于预设总体信号强度；在当前总信号强度小于预设总体信号强度时，确定目标阵列天线不满足设定通信要求，执行步骤S203。在目标阵列天线满在设定通信要求时，则无需进行阵列天线的信号优化，继续监测目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据即可。

步骤S203：获取目标阵列天线在当前位置的上一优化时间周期对应的第一总体信号强度。

具体地，阵列天线可以按照固定的时间周期进行优化，如：30s、5min、10min等，具体可根据目标阵列天线的信号强度的调整需求进行灵活的设置，本发明并不以此为限。

步骤S204：基于空间信号强度分布数据计算目标阵列天线的平均信号强度以及不同方向的信号强度。

具体地，依据空间信号强度分布数据计算阵列天线的平均信号强度以及不同方向的信号强度的计算方式为现有技术，在此不再进行赘述。

步骤S205：判断当前总体信号强度是否低于第一总体信号强度的第一预设比例，或者，判断是否存在至少一方向的信号强度低于平均信号强度的第二预设比例。

在当前总体信号强度低于第一总体信号强度的第一预设比例，或者，存在至少一方向的信号强度低于平均信号强度的第二预设比例时，确定目标阵列天线不满足设定通信要求。

从而通过依据通信要求设定不同的阵列天线优化触发条件，实现阵列天线的自动优化处理，无需人工参与，可以实时保障阵列天线能够满足通信要求。在本发明实施例中，阵列天线优化触发条件包括：当前位置能接收到的总体信号强度低于预设阈值、此刻当前位置能接收到的总体信号强度比前面一段时间内的平均值低20％、某些方向的信号强度当前位置的平均空间信号强度低50％等，本发明仅以此为例，并不以此为限。

在实际应用中，在不同工作场景的通信基站系统，可以随着工程机械设备的位置变化，自适应性的选择关闭或者开启部分雷达的通信功能，保证当前时刻与工程机械设备通信的基站所发出的信号源是最强的，以进一步提高阵列天线接收信号的强度。

如图1所示的阵列天线中的方向图调整修正模块201至少包括信号强度检测单元、计算处理单元、调整执行单元。下面通过一真实应用场景来说明上述阵列天线的信号优化的具体工作过程。

挖掘机、卸货车、起重机、叉车等工程机械设备经常需要在矿山等通信条件不是很良好的环境下工作，工程机械设备在联网接入云控平台后才能接受平台的统一调度，具备端云协同的功能。因此，工程机械设备时刻与云控平台保持良好通信非常重要。在偏远山区的露天矿场，通信基站分布密度低，在某一确定的空间位置信号强度是不均匀分布的，即此位置的阵列天线能够接收到不同方向的信号，而在某些空间方向上信号强度比较差。为了获得理想的信号接收效果，阵列天线应该能够接收到所有方向的信号，同时在某些信号强度比较差的空间方向上具有高增益。另一方面，由于工程车辆是移动作业的，移动到不同位置后，该位置的信号强度空间分布特征可能完全不同。

工程车辆的阵列天线的信号强度检测单元检测空间上各个方向角度的信号强度分布，并将检测统计结果发送给计算处理单元，计算处理单元计算出该点能接收到的信号强度总和并找出信号强度最弱的方向。计算处理单元确定此时应该做出的接收方向图调整策略，并将调整策略发送给调整执行单元，执行单元按照预设的规则执行调整策略，使天线的接收方向图满足计算处理单元的要求。

示例性地，计算处理单元确定此时应该做出接收方向图调整的条件有：该点能接收到的总体信号强度低于预设阈值；此刻该点能接收到的总体信号强度比前面一段时间内的平均值低20％；某些方向的信号强度比该点的平均空间强度低50％。计算单元做出的接收方向图调整策略的一种可能情况是，根据最弱信号强度方向找出应该调整波瓣图的天线阵元，确定应该做出调整波瓣图的一种方法为，计算该点至各个阵元中心的距离，距离最近的即为需要做出调整的阵元，调窄该天线阵元的波瓣图，并使该最弱信号强度方向位于该阵元调整后的主瓣波瓣图内，并且该最弱信号强度方向即为该天线阵元的调整后的主瓣最大辐射方向。调整执行单元将该天线阵元的主瓣最大辐射方向调整至目标方向(即最弱信号强度方向)。

在阵列天线的信号接收图调整后，重新统计计算该点空间信号强度分布，如果该点的整体信号强度达到预设阈值，则天线阵元波瓣图调整结束。如果该点的整体信号强度没有达到预设阈值，则计算单元重新分析信号强度没有达到预设阈值的原因，然后重新采用上述过程进行调整。

此外，在实际应用中，还有一个可能原因是该天线阵元在调整波瓣图后，该点原本许多信号强度比较强的方向不在该阵元天线的主瓣图内了，此时计算单元做出决策，增加该阵元的主瓣宽度，使这几个信号比较强的方向位于主瓣图内。

从而根据该位置信号强度空间分布特征，决策出天线信号方向图应该做出的调整。找出需要做出波瓣图调整的天线阵元，并决策出该调整后该天线阵元主瓣的最强辐射方向。在天线阵元主瓣的最强辐射方向调整至信号最弱方向后，如果整体信号强度还没有达到预设值，计算处理单元重新分析整体信号较弱的原因，适当调宽该主瓣宽度。进而能够根据不断变化的工程作业通信环境调整天线方向图，使阵列天线在任何位置都有比较强的整体信号，并有选择性的增强某一方向的信号接收强度。

此外，由于本发明实施例提供的阵列天线的信号优化方法仅需要对阵列天线的某些阵元的波瓣图进行调整，这种调整可能是机械的也可能电性能补偿的，但所做的调整都是局部的，整个天线的方向图还保持了原来形状。这种局部微调非常适用工程车辆需要不断地移动周围通信环境不断变化的特点。相比现有技术中每次通信环境一改变需要调整阵列天线的整体方向图，使其发送大幅变化，影响阵列天线系统的稳定性，本发明实施例所提供的局部优化方案更有利于保障阵列天线系统的稳定性。

通过执行上述步骤，本发明实施例提供的阵列天线的信号优化方法，通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使得该阵元的主瓣最大辐射方向与信号最弱方向一致。通过使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，从而提高信号强度最弱方向的信号接收强度，进而提高阵列天线整体信号接收强度，实现了阵列天线信号的自动实时优化，保障阵列天线的通信质量。

本发明实施例还提供了一种阵列天线的信号优化装置，如图3所示，该阵列天线的信号优化装置具体包括：

获取模块101，用于获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置。详细内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述，在此不再进行赘述。

第一处理模块102，用于基于空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向。详细内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述，在此不再进行赘述。

第二处理模块103，用于基于各个阵元的位置，确定与第一方向距离最近的第一阵元。详细内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述，在此不再进行赘述。

第三处理模块104，用于减小第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与第一方向一致。详细内容参见上述方法实施例中步骤S104的相关描述，在此不再进行赘述。

本发明实施例提供的阵列天线的信号优化装置，用于执行上述实施例提供的阵列天线的信号优化方法，其实现方式与原理相同，详细内容参见上述方法实施例的相关描述，不再赘述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的阵列天线的信号优化装置，通过检测阵列天线四周空间的信号强度分布，利用减小与信号强度最弱方向对应阵元的主瓣宽度的方式，使得该阵元的主瓣最大辐射方向与信号最弱方向一致。通过使其主瓣宽度更加细长，提高增益，牺牲其接收信号宽度保证信号强度保持最优，从而提高信号强度最弱方向的信号接收强度，进而提高阵列天线整体信号接收强度，实现了阵列天线信号的自动实时优化，保障阵列天线的通信质量。

在本发明实施例中，如图4所示，上述如图1所示的阵列天线的天线接收方向图调整修正模块201包括：处理器901和存储器902，其中，处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如上述方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。

存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。

上述天线接收方向图调整修正模块具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列天线的信号优化方法，所述阵列天线由多个阵元构成，其特征在于，所述方法包括：

获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置；

基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向；

基于各个阵元的位置，确定距离所述第一方向最近的第一阵元；

减小所述第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使所述第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与所述第一方向一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向，包括：

基于所述空间信号强度分布数据，确定信号强度最弱的第二方向及信号强度最强的第三方向；

将所述第二方向和/或所述第三方向确定为所述第一方向。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各个阵元的位置，确定距离所述第一方向最近的第一阵元，包括：

分别计算各个阵元与所述第一方向的第一距离；

对各个阵元对应的第一距离进行排序；

基于排序结果，将第一距离最小的阵元确定为所述第一阵元。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向之前，所述方法还包括：

基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求；

在所述目标阵列天线不满在设定通信要求时，基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

重新获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据，并返回所述基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求的步骤。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求，包括：

基于所述空间信号强度分布数据计算所述目标阵列天线的当前总信号强度；

基于所述当前总信号强度与预设总体信号强度的关系，确定所述目标阵列天线是否满足设定通信要求。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间信号强度分布数据，判断所述目标阵列天线是否满足设定通信要求，还包括：

获取目标阵列天线在当前位置的上一优化时间周期对应的第一总体信号强度；

基于所述空间信号强度分布数据计算所述目标阵列天线的平均信号强度以及不同方向的信号强度；

判断所述当前总体信号强度是否低于所述第一总体信号强度的第一预设比例，或者，判断是否存在至少一方向的信号强度低于所述平均信号强度的第二预设比例；

在当前总体信号强度低于所述第一总体信号强度的第一预设比例，或者，存在至少一方向的信号强度低于所述平均信号强度的第二预设比例时，确定所述目标阵列天线不满足设定通信要求。

8.一种阵列天线的信号优化装置，所述阵列天线由多个阵元构成，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取目标阵列天线在当前位置的空间信号强度分布数据及各个阵元的位置；

第一处理模块，用于基于所述空间信号强度分布数据，确定需要进行信号强度调整的第一方向；

第二处理模块，用于基于各个阵元的位置，确定与所述第一方向距离最近的第一阵元；

第三处理模块，用于减小所述第一阵元对应波瓣图的主波瓣宽度，以使所述第一阵元对应的主瓣最大辐射方向与所述第一方向一致。

9.一种阵列天线，其特征在于，包括：天线接收方向图调整修正模块以及多个阵元，其中，

所述天线接收方向图调整修正模块包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1－7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1－7任一项所述的方法。

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